[发明专利]基于MAS的多微电网能量管理系统仿真方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用在微电网系统中的能量控制与管理系统仿真方法。

背景技术

微电网通常由风能、太阳能和生物质能等可再生能源发电系统、燃料电池、微型燃气轮机等清洁能源发电系统，蓄电池和飞轮等长期和短期的储能装置以及各种用户的各种电负荷和热负荷组成。微电网能量管理系统（EMS-MG）的目的是如何在满足微电网中用户的电负荷和热负荷要求的前提下，维持微电网稳定运行，提高微电网内发电设备能源利用的效率；在此基础之上，通过准确的天气预测数据，提高微电网中风能、太阳能等可在生能源发电的利用率，减少利用传统能源发电给环境带来的污染。此外，还要保证微电网在不同运行模式过渡时的平稳转换。相对于大电网传统能量管理系统（EMS），微电网能量管理系统面临着许多新的挑战。这主要是源于微电网的如下特征：

1、发电单元的多样性：由于微电网中各发电单元的负荷跟随反应速度差别很大，从毫秒级（太阳能、燃料电池、电储能设备）、秒级（燃气轮机、机械储能）到分级（风力发电），以及输入能源（如风能、太阳能）的相关性、输出能源（供电）的相关性更增加了微电网运行调度问题的复杂性，使得能量控制与管理的信息量大大增加。

2、一次能源的波动性：由于太阳能和风能的随机性，使得包含太阳能发电和风力发电单元的微电网系统的实际发电能力是随机和波动的，使得系统能量调度与电力系统相比，不仅需要准确预测负载的需求，还必须准确预测太阳能和风力发电单元的发电能力（短时、长时），这将大大增加系统能量控制以及调度决策的复杂性。

3、系统运行与控制模式的多态性：正常状态下微电网系统可以与电网并联运行；一旦在电网出现故障时，微电网系统则要主动退出大电网，过渡到独立运行模式，保持微电网内部的母线电压幅值以及频率的稳定。这种微电网系统运行与控制模式的多态性，使得常规能源的能量控制模型不再适用微电网系统，需要研究新的全局智能化能量控制模型。

上述特征使得微电网系统的能量运行调度与能量调度决策是一个多目标、多变量、具有不确定性的动态复杂过程，必须依赖于新的控制方法、计算方法和评价方法，从而支持分布式能源微电网系统可靠、高效、灵活运行。上述方法的验证需要提供有效、经济的手段，但迄今没有相关技术的公开报导。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种基于MAS的多微电网能量管理系统仿真方法，针对多能源微电网系统的能量控制与管理系统仿真问题，提供一种基于MAS的能量控制与管理模型，来实现多能源微电网系统能量控制与管理系统的仿真，为不同的微电网控制策略和调度计划提供一种验证工具。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明基于MAS的多微电网能量管理系统仿真方法的特点是：

将多微电网能量管理系统划分为本地管理层、微电网管理层和微电网协调管理层三个不同的层次；所述本地管理层用于管理微电网中的微电源使其按已有计划正常工作，实时满足供需平衡，维持频率稳定；所述微电网管理层通过微电源的协调控制，孤网运行时减少微电网电压及频率偏差幅度，并网运行时减少公共电网耦合节点的交换功率与计划值的偏差，并且实现微网内的经济调度，提高可再生能源在微电网中的利用比例及充分利用发电中产生的热能；所述微电网协调管理层通过整个微电网控制，完成多个微电网间的协作目标或大电网的控制目标，并且在微电网故障时切换微电网运行，协调微电网内各个微电源使微电网过渡平稳；

所述本地管理层、微电网管理层和微电网协调管理层三个不同层次上具备的各种能量管理功能采用不同类型的Agent来建立多微电网能量管理系统仿真模型，所述本地管理层、微电网管理层和微电网协调管理层上的Agent的角色和功能定义如下：

1)本地管理层，其设有单元模型Agent、状态Agent、本地控制Agent和通讯Agent：

a)、所述单元模型Agent，其包含但不限于如下微电源的能量计算模型：光伏电站输出功率计算模型，风力发电系机组输出功率计算模型，燃料电池输出功率计算模型，蓄电池输出功率及荷电状态计算模型，燃气轮机输出功率计算模型，负载功率计算模型；所述能量计算模型为微电网能量管理系统提供微电网动态运行的数字仿真计算数据；

b)、所述状态Agent，其实时监控本地设备的状态，包括微电网发电设备的输出功率、输出电压和输出频率以及分布式发电单元、储能单元或负载单元所连接微电网母线的电流、电压和频率的信息，所述状态Agent一方面将这些信息显示出来，另一方面将这些信息传递给所述本地控制Agent；